Personal Fab - Τρισδιάστατες μέθοδοι εκτύπωσης - 💡 Fix My Ideas

Personal Fab - Τρισδιάστατες μέθοδοι εκτύπωσης

Personal Fab - Τρισδιάστατες μέθοδοι εκτύπωσης


Συγγραφέας: Ethan Holmes, 2019

Οι 3D εκτυπωτές εκτυπώνουν το στρώμα πάνω από το στρώμα, χτίζοντας αργά ένα τρισδιάστατο αντικείμενο. Μια πληθώρα υλικών και μεθόδων χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αυτών των στρωμάτων.

Η διάσταση Stratasys είναι ένας εμπορικός εκτυπωτής 3D που χρησιμοποιεί πλαστικό ABS. Το νήμα του ABS έρχεται σε μια κασέτα αυτόματης φόρτωσης και τροφοδοτείται σε ένα θερμαντικό σώμα με δύο κινητήριους τροχούς. Στο μπλοκ θερμαντήρα, το ABS θερμαίνεται σε ημι-υγρή κατάσταση και εξωθείται μέσω του άκρου, με στρώματα τόσο λεπτό όσο 0,01 ".

Το έργο RepRap ανοιχτού κώδικα (reprap.org) χρησιμοποιεί παρόμοια τεχνολογία. Το νήμα είναι πολυμερές με διάμετρο 3 mm. Αυτό τροφοδοτείται σε ένα θάλαμο, που συγκρατείται σφιχτά σε μια βίδα κίνησης. Καθώς ο κοχλίας κίνησης στρέφεται, ωθεί το νήμα προς τα κάτω σε ένα θερμαινόμενο βαρέλι. Η θερμότητα προέρχεται από μια λωρίδα από σύρμα από νικέλιο που τυλίγεται γύρω από το βαρέλι. Στην άκρη υπάρχει ένα ακροφύσιο με διάμετρο τυπικά μεταξύ 0,25mm και 1mm (μικρότερο είναι ακριβέστερο, αλλά χρειάζεται περισσότερο χρόνο). Ένας θερμίστορ ενσωματώνεται στο ακροφύσιο, έτσι είναι δυνατό να ρυθμίσετε τη θερμοκρασία για διαφορετικά πολυμερή.

Ένα από τα ευκολότερα πολυμερή για να συνεργαστεί με είναι Polymorph, η οποία διατίθεται στο εμπόριο ως φιλικό πλαστικό ή ShapeLock στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το Πολύμορφο εξάγεται εύκολα, είναι σχετικά ισχυρό και λιώνει σε μόλις 140 ° F. Δυστυχώς, είναι επίσης ακριβό και παραμορφώνεται εάν εκτίθεται τακτικά σε θερμοκρασίες άνω των 100 ° F.

Οι λάτρεις της RepRap έχουν επίσης πειραματιστεί με HDPE, ABS και PLA (πολυγαλακτικό οξύ). Το PLA είναι το πιο ενδιαφέρον, καθώς είναι βιοδιασπώμενο και μπορείτε να το κάνετε μόνοι σας. Το PLA σχηματίζεται με θέρμανση γαλακτικού οξέος με χλωριούχο κασσίτερο. και το γαλακτικό οξύ μπορεί να δημιουργηθεί με τη ζύμωση του γάλακτος ή του αμύλου. Η διαδικασία είναι αρκετά σύνθετη ώστε να μην είναι τρομερά πρακτική σε μικρές ποσότητες, αλλά ανοίγει μερικές ενδιαφέρουσες δυνατότητες για τοπική παραγωγή.

Ένα άλλο υλικό που έχει πειραματιστεί με το έργο RepRap είναι ρητίνη σκληρυνόμενη με EcoComp από την Sustainable Composites Ltd. Η ρητίνη αναμειγνύεται με γυάλινο πληρωτικό υλικό για να δημιουργήσει μια πάστα και σκληρύνει όταν εκτίθεται σε υπεριώδες φως. Ένας δακτύλιος των οδηγήσεων UV τοποθετημένων γύρω από το ακροφύσιο σκληραίνει την πάστα καθώς εξωθείται. Η ρητίνη EcoComp είναι κατασκευασμένη από φυτικό έλαιο και, όπως το PLA, θα βιοαποικοδομείται εάν κομποστοποιηθεί, καθιστώντας το υλικό ουδέτερο σε άνθρακα. Η ρητίνη EcoComp, ωστόσο, είναι πολύ σταθερή υπόγεια. Αν θάφτηκε, θα μειωνόταν στην πραγματικότητα η ποσότητα του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

Το έργο [email protected] (fabathome.org) χρησιμοποιεί μια πολύ απλούστερη μέθοδο εξώθησης από την RepRap: ο μηχανισμός είναι απλώς μια σύριγγα που ελέγχεται με μοτέρ.

Ένα σύνολο 30 βαρελιών και εμβόλων των συριγγών κοστίζει $ 36, επομένως είναι εύκολο να πειραματιστείτε με διαφορετικά υλικά. Αυτό μπορεί να προσφέρεται για πολλή διασκέδαση - το φυστικοβούτυρο, το κερασάκι, η οδοντόκρεμα - αν μπορείτε να το ξεσκονίζετε από μια σύριγγα, θα εξωθείται. Κάνοντας κάτι γερό από το φυστικοβούτυρο μπορεί να είναι δύσκολο, αλλά η διασκέδαση είναι στον πειραματισμό. Betty Crocker Easy Squeeze Διακόσμηση Icing λειτουργεί καλά και θα μπορούσε να είναι μεγάλη για 3D διακοσμήσεις.

Η σιλικόνη λειτουργεί καλά και στο [προστατευμένο με ηλεκτρονικό ταχυδρομείο] Καλύπτει μέσα σε 24 ώρες ένα ελαφρώς ελαστικό υλικό. Είναι επίσης δυνατή η λήψη αγώγιμης σιλικόνης, η οποία επιτρέπει την ενσωμάτωση κυκλωμάτων. Για την κατασκευή στερεών μοντέλων, το FabEpoxy, από την Kraftmark, μοιάζει με το πιο ελπιδοφόρο υλικό. Είναι ένα εποξειδικό συστατικό δύο μερών που είναι πολύ ανθεκτικό και μηχανικά επεξεργάσιμο και μπορεί να βαφτεί όταν θεραπευτεί.

Όλα αυτά τα υλικά μπορούν να εξωθηθούν σε θερμοκρασία δωματίου, πράγμα που μειώνει σημαντικά την πολυπλοκότητά τους. Κατά ειρωνικό τρόπο, το εργαλείο σύριγγας [προστατευμένο με ηλεκτρονικό ταχυδρομείο] είναι πολύ δαπανηρό να κατασκευαστεί, λόγω του γραμμικού μοτέρ των $ 130 που βυθίζει το έμβολο. Αυτά είναι πολλά χρήματα αν θέλετε να έχετε πολλές εναλλάξιμες κεφαλές εξώθησης.

Ευτυχώς, υπάρχουν πολλοί τρόποι να χαράξουμε αυτό το θέμα. Η πρώτη μέθοδος που ήρθε στο μυαλό μου είναι να προσαρμόσετε ένα παλιό πακέτο μπισκότων. Αυτά πωλούν για $ 5 ή $ 10 σε eBay, και το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να τρυπήσετε και να χτυπήσετε μερικές τρύπες για να τοποθετήσετε ένα μοτέρ. Επιλέξαμε ένα $ 6 Solarbotics GM3. Ο εξωθητήρας μου είναι πολύ μεγάλος, αλλά μια παρόμοια μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με ένα παγιδευμένο παξιμάδι και μια βίδα, στην τυποποιημένη σύριγγα που προστατεύεται με ηλεκτρονικό ταχυδρομείο.

Αυτή η μέθοδος κατασκευής που έχω περιγράψει ονομάζεται σύντηξη μοντελοποίησης εναπόθεσης (FDM). Μια παρόμοια μέθοδος, η οποία αποκαλείται PDM, βασίζεται σε σταγονίδια ακριβείας (PDM) και αναπτύσσεται για χρήση με μέταλλα από την Melissa Orme, τον Qingbin Liu και τον Robert Smith στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στην Irvine.

Το έργο τους ήταν με αλουμίνιο, αλλά η διαδικασία αναμένεται να είναι κατάλληλη για μεγάλη ποικιλία μετάλλων. Το τετηγμένο αλουμίνιο κρατιέται σε ένα δοχείο με γραφίτη, με ένα δονητικό έμβολο εμβόλου στο κέντρο του. Οι διαταραχές από τη ράβδο του εμβόλου προκαλούν ομοιόμορφα σταγονίδια αλουμινίου για να σπάσουν και να εξέλθουν από το κάνιστρο μέσω μιας μικρής οπής στον πυθμένα. Με άλλα λόγια, σκουπίζει έξω χάντρες από τετηγμένο αλουμίνιο. Αυτές οι χάντρες κρυώνουν γρήγορα καθώς εξέρχονται και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή αντικειμένων κατά τον ίδιο τρόπο με το πλαστικό. Αυτή η μέθοδος εξακολουθεί να εξευγενίζεται, αλλά υπάρχουν και άλλες μέθοδοι προσθέτων για εμπορική χρήση, όπως η επιλεκτική σύντηξη με λέιζερ (SLS).

Στη διαδικασία SLS, ένα στρώμα σκόνης τοποθετείται πάνω στο κρεβάτι. Στη συνέχεια, ένα λέιζερ ιχνηθετεί το σχήμα του επιθυμητού αντικειμένου πάνω από τη σκόνη, ενώζοντάς το μαζί. Επιπλέον στρώματα τοποθετούνται και στη συνέχεια τήκονται, δημιουργώντας το αντικείμενο. Αυτή η διαδικασία μπορεί να εκτελεστεί με πολλά υλικά, συμπεριλαμβανομένων πλαστικών και μετάλλων.

Μια πολύ παρόμοια τεχνική χρησιμοποιείται στις μηχανές EBM Arcam (τήξη ηλεκτρονικής δέσμης), όπου μια δέσμη ηλεκτρονίων που λειτουργεί σε κενό συνδέει τιτάνιο ή χρώμιο σκόνη. Ενώ τα λέιζερ και οι δέσμες ηλεκτρονίων θέτουν ένα σχετικά υψηλό εμπόδιο στην είσοδο, οι ίδιες έννοιες μπορούν να εφαρμοστούν σε ένα απλό πυροβόλο όπλο. Το CandyFab Project (candyfab.org) χρησιμοποιεί ένα στοιχείο θέρμανσης αέρα ύψους $ 10, 500W για να συγχωνεύσει μοντέλα από καθαρή ζάχαρη με εξαιρετικά αποτελέσματα (βλ. MAKE, τόμος 12, σελ. 38).

Όλες αυτές οι τεχνικές εκτύπωσης 3D μοιράζονται ένα σημαντικό χαρακτηριστικό: απαιτούν ένα καρτεσιανό σύστημα τριών αξόνων για να τοποθετήσουν το εργαλείο, είτε αυτό το εργαλείο είναι σύριγγα είτε φακός εστίασης. Δημιουργήστε μια πλατφόρμα και μπορείτε να πειραματιστείτε με τα πάντα, από τη ζύμη των cookie μέχρι την πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ.



Μπορεί Να Σας Ενδιαφέρει

Αντίστροφη αφαίρεση

Αντίστροφη αφαίρεση


Δύο κρουστών, πέντε βαλίτσες και άφθονο ήχο

Δύο κρουστών, πέντε βαλίτσες και άφθονο ήχο


Επισκεφθείτε το Κάστρο του Circuit στο World Maker Faire Αυτό το Σαββατοκύριακο

Επισκεφθείτε το Κάστρο του Circuit στο World Maker Faire Αυτό το Σαββατοκύριακο


Hardware, Καινοτομία και Ιστορίες

Hardware, Καινοτομία και Ιστορίες